Billedkredit: NASA
Da Voyager-rumfartøjet zippede forbi Saturn i 1980/81, klokede de de ringede planeter i ækvatorvindene på 1700 km / t. Selvom ækvatorvindene er aftaget, bevæger andre stråler længere væk fra ækvator stadig samme hastighed. Dette har ført astronomerne til at tro, at afmatningen har noget at gøre med sæsonskiftet på Saturn.
Saturn, en af de blæsende planeter, har for nylig haft en uventet og dramatisk ændring i vejret: dens ækvatoriale vinde er aftaget fra en hurtig 1700 km / t under Voyager-rumfartøjsflybys i 1980-81 til en beskeden 990 km / t fra 1996 til 2002. Denne afmatning i vinden er blevet opdaget af et spansk-amerikansk team af forskere, herunder Richard French fra Wellesley College i Massachusetts, der rapporterer deres fund i 5. juni-udgaven af tidsskriftet, Nature. (5. juni 2003, bind 423, s. 623-625)
Ved hjælp af Hubble Space Telescope (HST) billeder af den ringede kæmpe planet, forskerne (A. Sanchez-Lavega, S. Perez-Hoyos, JF Rojas og R. Hueso fra Universidad Pais Vasco i Bilbao, Spanien og fransk fra Wellesley College ), målte bevægelserne af skyfunktioner og stormsystemer på den ringede kæmpe planet.
”Et af de største mysterier inden for atmosfæriske videnskaber er grunden til, at gigantplaneterne Jupiter og Saturn - enorme kugler, der hovedsageligt består af brint og helium - har et skiftevis mønster af øst-vestvind, der varierer i retning med breddegrad,” forklarer French. ”I modsætning til vinde på jordiske planeter som Jorden, der primært drives af sollys, har vinde på gigantplaneterne en ekstra energikilde i varmen, der slipper ud fra deres dybe indre. Selvom styrken ved denne indvendige varme kun er en brøkdel af sollyset på Jorden, er gigantplanetenes vinde ti gange mere intens end jordvindene. ”
Disse indre energikilders rolle i at opretholde disse stærke vinde i kæmpe planeter og forstå, hvorfor den maksimale hastighed nås ved ækvator, udgør store udfordringer for teorierne om atmosfærisk bevægelse i planeter og stjerner.
Der er i øjeblikket to helt forskellige forklaringer på systemet med jetfly på kæmpe planeter. På en ekstrem måde antages, at vindene strækker sig meget dybt ind i det indre af planeten, ved at tappe den varme, der frigøres fra planeten, for at drive deres bevægelser. I det andet ekstreme modelleres den atmosfæriske cirkulation som på de jordiske planeter, drevet af solvarmen afsat i et lavt øvre atmosfærisk lag. Begge forklaringer har vigtige ulemper, og hverken kan redegøre for de stærke ækvatorvinde.
En måde at teste disse modeller på er at analysere vindernes langsigtede adfærd ved at måle deres følsomhed over for ændringer i mængden af sollys på grund af sæsonbestemte effekter eller andre påvirkninger. Tidligere undersøgelser viste, at Jupiters vinde er ret stabile og ikke følsomme over for sæsonændringer, men der var ikke meget kendt om Saturn, hvis dæmpede skyfunktioner er meget sværere at måle.
Ved hjælp af højopløsningsevnen for det brede feltplanetkamera ombord på HST har det spansk-amerikanske team været i stand til at spore nok skyelementer i Saturn til at måle vindhastigheden over en lang række breddegrader. Ækvatorvindene målt i 1996-2001 er kun halvt så stærke, som det blev fundet i 1980-81, da Voyager-rumfartøjet besøgte planeten. I modsætning hertil har de blæsende jetfly langt fra ækvator forblevet stabile og viser en stærk halvkugleformet symmetri, der ikke findes i Jupiter.
Saturns vinders forskellige opførsel kunne have en enkel forklaring, bemærker forskerne. Den lange sæsoncyklus i Saturns atmosfære (et Saturn-år er ca. tredive jordår) og ækvatorial skygge af planetens gigantiske ringe kunne forklare den pludselige afmatning i ækvatorvindene. I stedet for at være bundet til det dybe indre af Saturn, primært drevet af indvendig varme, kunne ækvatorvindene til dels være et fladt fladefænomen, der også er påvirket af sæsonbestemte variationer i sollys. Faktisk har Saturns ækvatorregion været placeringen af gigantiske stormsystemer som dem, der blev set i 1990 og 1994. Disse storme kan have fremkaldt stærke dynamiske ændringer, måske resulteret i den observerede svækkelse af ækvatorvindene.
En anden mulighed er, at vindene målt af holdet er i højere højder, hvor vinden sandsynligvis vil falde i hastighed. I Nature-artiklen bemærker teamet, at Saturns ikke-ækvatoriale vind har forblevet uændret i denne periode og lignede Jupiter i denne henseende, hvilket antyder, at disse vinde kunne være dybere rodfæstet.
Nye HST-observationer fra det spansk-amerikanske hold er planlagt til slutningen af dette år. De nye data og den højopløste billeddannelse, der skal fås ved NASA-ESA Cassini-orbitalmissionen, der forventes at ankomme til Saturn i midten af 2004, vil give dem og andre forskere mulighed for at lære, om det aktuelle vindmønster vil vedvare eller vil ændre sig i løbet af løbet af Saturns sæsonperiode. I begge tilfælde bemærker fransk, "disse resultater vil være vigtige prøver på vores teoretiske forståelse af vinde på gigantplaneterne."
Original kilde: Wellesley College nyhedsudgivelse
